第八章聚合物的屈服和断裂 一、基本概念 1、韧性破坏；脆性破坏；脆化温度 2、强迫高弹形变；冷流；细颈 3、银纹；屈服；银纹屈服；剪切屈服 4、拉伸强度；抗弯强度；弯曲模量；冲击强度；硬度 5、应变诱发塑料─橡胶转变 6、应变软化现象；应变变硬化现象 7、银纹；裂缝；应力集中 二、选择题 1、下列高聚物中，拉伸强度最高的是( ) A,低密度聚乙烯B,聚苯醚C,聚甲醛 2、非晶态聚合物作为塑料使用的最佳温度区间为( ) A,Tb---Tg B,Tg---Tf C,Tg以下 3、甲乙两种聚合物材料的应力---应变曲线如图所示, 其力学性能类型和聚合物实例分别为( ) A,甲聚合物:硬而强,硬聚氯乙稀;乙聚合物:软而韧,聚异戊二稀 B,甲聚合物:硬而脆,聚甲基丙稀酸甲酯;乙聚合物:软而弱,聚丁二稀 C,甲聚合物:硬而强,固化酚醛树酯;乙聚合物:软而韧 ,聚合物凝胶 D,甲聚合物:硬而脆,硬聚氯乙稀;乙聚合物:软而弱,聚酰胺 4、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法错误的是（）。 A、与拉伸方向平行 B、有明显的双折射现象 C、分子链高度取向 D、每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成 5、拉伸实验中，应力－应变曲线初始部分的斜率和曲线下的面积分别反映材料的（）。 A、拉伸强度、断裂伸长率 B、杨氏模量、断裂能 C、屈服强度、屈服应力 D、冲击强度、冲击能 6、在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸试验中，温度升高则（）。 Ａ、σB升高、εB降低，B、σB降低、εB升高， C、σB升高、εB升高，Ｄ、σB降低、εB降低， 7、聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（）。 A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。 B、银纹处密度为0，与本体密度不同。 C、银纹具有应力发白现象。 D、银纹具有强度，与裂纹不同。 8、杨氏模量、冲击强度、应变、切变速率的量纲分别是（）。 A、N/m2, J/m2, 无量纲, S-1， B、N, J/m, 无量纲, 无量纲 C、N/m2, J, 无量纲, 无量纲 D、N/m2, J, m, S-1 9、可较好解释高抗冲聚苯乙烯（HIPS）增韧原因的为（）。 A、刚性粒子增韧 B、三轴应力空化机理 C、银纹剪切带机理 D、纤维增韧机理 10、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（）。 A、提高拉伸速度， B、取向， C、增塑， D、加入碳酸钙 11、在高分子材料的拉伸试验中，提高拉伸速率时，则（）。 Ａ、σB升高、εB降低，B、σB降低、εB升高， C、σB升高、εB升高，Ｄ、σB降低、εB降低
第八章聚合物的屈服和断裂 一、概念 1、杨氏模量 2、断裂强度 3、断裂能 4、冲击强度 5、剪切带 6、银纹 二、选择答案 1、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法错误的是（A ）。 A、与拉伸方向平行 B、有明显的双折射现象 C、分子链高度取向 D、每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成 2、拉伸实验中，应力－应变曲线初始部分的斜率和曲线下的面积分别反映材料的（B ）。 A、拉伸强度、断裂伸长率 B、杨氏模量、断裂能 C、屈服强度、屈服应力 D、冲击强度、冲击能 3、在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸试验中，温度升高则（B ）。 Ａ、σB升高、εB降低，B、σB降低、εB升高， C、σB升高、εB升高，Ｄ、σB降低、εB降低， 4、聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（B ）。 A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。 B、银纹处密度为0，与本体密度不同。 C、银纹具有应力发白现象。 D、银纹具有强度，与裂纹不同。 5、杨氏模量、冲击强度、应变、切变速率的量纲分别是（A ）。 A、N/m2, J/m2, 无量纲, S-1， B、N, J/m, 无量纲, 无量纲 C、N/m2, J, 无量纲, 无量纲 D、N/m2, J, m, S-1 7、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（ B ）。 A、提高拉伸速度， B、取向， C、增塑， D、加入碳酸钙 8、在高分子材料的拉伸试验中，提高拉伸速率时，则（A）。 Ａ、σB升高、εB降低，B、σB降低、εB升高， C、σB升高、εB升高，Ｄ、σB降低、εB降低 三、填空题 2、聚合物在拉伸试验中，初始阶段的应力与应变的比值叫模量；应力－应变曲线下的面积称作断裂功，反映材料的拉伸断裂韧性大小。 四、回答下列问题 1、举例说明聚合物增强和增韧的途径和机理（各写出2种机理）。 聚合物增强途径：通过添加增强剂来形成复合材料； 机理：形成复合材料，可以传递应力，避免基体应力集中，提高力学强度。 聚合物的增韧途径：添加增塑剂。 机理：银纹机理、银纹-剪切带机理、三轴应力空化机理、刚性粒子增韧机理。 2、有三种材料的应力-应变曲线如图所示。 A、哪种材料的弹性模量最高？ B、哪种材料的伸长率最大？ C、哪种材料的韧性最高？ D、哪种材料的在断裂前没有明显的塑性变形？ E、判断顺丁橡胶、尼龙6、酚醛塑料分别对应哪种材料的曲线？
第8章聚合物的力学性质 8.1力学性质的基本物理量 当材料在外力作用下，材料的几何形状和尺寸就要发生变化，这种变化称为应变(strain)。此时材料内部发生相对位移，产生了附加的内力抵抗外力，在达到平衡时，附加内力和外力大小相等，方向相反。定义单位面积上的附加内力为应力(stress)。有三种基本的受力-变形方式(图9-1)： １、简单拉伸(stretch or tensile) 张应力，张应变 杨氏模量，拉伸柔量 ２、简单剪切(shear) 切应力，切应变(当足够小时) 切变模量，切变柔量 ３、静压力 围压力，压缩应变： 本体模量，本体柔量(压缩率) 有四个材料常数最重要，它们是E，G，B和。是泊松比，定义为在拉伸试验中，材料横向单位宽度的减小与纵向单位长度的增加的比值，即 没有体积变化时，＝0.5(例如橡胶)，大多数材料体积膨胀，<0.5。 四个材料常数已知两个就可以从下式计算另外两个。 显然E>G，也就是说拉伸比剪切困难。 三大高分子材料在模量上有很大差别，橡胶的模量较低，纤维的模量较高，塑料居中。
工程上表征材料力学性能的物理量主要有： １、抗张强度(kg/cm2) ２、抗冲强度(或冲击强度) (kg.cm/cm2) 试验方法有两类： 简支梁式(Charpy)——试样两端支承，摆锤冲击试样的中部。 悬臂梁式(Izod)——试样一端固定，摆锤冲击自由端。 Charpy试样又分两类：带缺口和不带缺口。根据材料的室温冲击强度，可将高聚物分为脆性、缺口脆性和韧性三类。 ３、硬度(以布氏硬度为例) (kg/mm2) 以上各式中：P为负荷；、b、d分别为试样的长、宽、厚；W为冲断试样所消耗的功；D为钢球的直径；h为压痕深度。 8.2应力-应变曲线 １、非晶态聚合物的应力-应变曲线 以一定速率单轴拉伸非晶态聚合物，其典型曲线如图8-2所示。整个曲线可分成五个阶段： 图8-2非晶态聚合物的应力-应变曲线
第8章聚合物的屈服和断裂 1.名词解释： 脆-韧转变点；细颈；剪切带；银纹；应力集中；疲劳。 脆-韧转变点：在一定应变速率下，作断裂应力和屈服应力分别与温度T的关系曲线，两条曲线的交点就是脆韧屈服转变点。 细颈：高分子材料试样条在拉伸实验中，试条某点的横截面突然快速下降的现象。剪切带：只发生在局部带状区域内的剪切变形。 银纹：聚合物在张应力作用下，于材料某些薄弱地方出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为100μm、宽度为10μm左右、厚度约为1μm的微细凹槽。 应力集中：受力材料在形状、尺寸急剧变化的局部或内部缺陷（孔、裂缝等）的附近出现应力显著增大的现象。 疲劳：材料或构件在周期应力作用下断裂或失效的现象，是材料在实际使用中常见的破裂 形式。 2.画出非晶态和晶态聚合物拉伸时典型的应力-应变曲线，指出曲线上的特征点及相应的应力、应变名称。 3.讨论温度、应变速度、流体静态压力对上述应力-应变曲线的影响规律。 4.简述几种组合应力作用下材料的屈服判据，比较不同判据之间的差异。 答：（1）单参数屈服判据（Tresca判据和最大形变能理论），只受正应力和切应力；（2）双参数屈服判据（Coulomb判据或MC判据），受正应力、切应力和正压力。此外考虑流体静压力的改进的Tresca和Von Mises判据也适用。 5.何谓聚合物的强度？为什么理论强度比实际强度高很多倍？ 6.简述聚合物增强、增韧的途径和机理。 答：聚合物增强途径：通过添加增强剂来形成复合材料； 机理：形成复合材料，可以传递应力，避免基体应力集中，提高力学强度。 聚合物的增韧途径：添加增塑剂。 机理：银纹机理、银纹-剪切带机理、三轴应力空化机理、刚性粒子增韧机理。 7.下列几种聚合物的抗冲击性能如何？为什么？（T
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